废弃塑料回收与转化的研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.04.013

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (4): 79-87.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.04.013

废弃塑料回收与转化的研究进展

胡延庆¹, 胡凡¹, 周剑池¹, 豆义波¹^,²()

^1.北京化工大学，化工资源有效利用国家重点实验室，北京 100029
^2.衢州资源化工创新研究院，浙江衢州，324000

收稿日期:2023-09-11 出版日期:2024-04-26 发布日期:2024-04-22
通讯作者: 豆义波（1987-），男，副教授，从事废弃塑料资源化回收， douyb@buct.edu.cn
E-mail:douyb@buct.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(22278029);中央高校基本科研业务费专项基金(buctrc202203)

Research progress in upcycling of waste plastics

HU Yanqing¹, HU Fan¹, ZHOU Jianchi¹, DOU Yibo¹^,²()

^1.State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China
^2.Quzhou Institute for Innovation in Resource Chemical Engineering, Quzhou 324000, China

Received:2023-09-11 Online:2024-04-26 Published:2024-04-22
Contact: DOU Yibo E-mail:douyb@buct.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

综述了塑料在传统物理机械回收和当前研究热点化学升级转化的成果，重点对化学催化方法包括热催化、微波催化、生物催化、电催化、光催化等具有潜在应用前景的方法进行了阐述。系统介绍了化学升级转化塑料，特别是催化转化中核心催化剂的设计构筑、催化产物种类、产率和选择性的调控以及构效关系的机理揭示。此外，通过对比各类方法探讨了优缺点、总结了相关方法面临的问题。最后，基于目前废旧塑料回收存在的挑战和后期发展方向提出了建议，以期为废弃塑料回收为高附加值化学品提供理论指导。

关键词: 废弃塑料, 物理回收, 化学催化, 高附加值化学品

Abstract:

This paper reviewed the research progress in the upcycling of waste plastics from physical⁃mechanical recycling to the chemical upcycling of plastic waste. The elucidation and analysis of advanced chemical catalytic methods， including， thermal catalysis， microwave catalysis， bio⁃catalysis， electro⁃catalysis， and photocatalysis， were introduced， which exhibited great potential for a wide range of application. Moreover， the rational design， structure characterization of catalyst， and performance evaluation on the upcycling of waste plastics were also systemically introduced. Especially， the yield， selectivity， and reaction mechanisms of plastic treatment were discussed. In addition， the advantages and disadvantages of various methods were comparatively presented. Based on the current progress in the waste plastic recycling， some insights into the challenges and future directions in this field were proposed to provide guidance for the recycling of plastics into high⁃value⁃added chemicals.

Key words: waste plastics, physical recycling, chemical catalysis, high?value?added chemicals

中图分类号:

TQ320.9

胡延庆, 胡凡, 周剑池, 豆义波. 废弃塑料回收与转化的研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(4): 79-87.

HU Yanqing, HU Fan, ZHOU Jianchi, DOU Yibo. Research progress in upcycling of waste plastics[J]. China Plastics, 2024, 38(4): 79-87.

图/表 11

图1 废弃塑料的处理方式包括焚烧填埋、物理回收、高温高压下及常温常压下的化学升级转化

Fig.1 The treatment methods of waste plastics including incineration and landfill， physical recovery， chemical upcycling under high temperature and pressure， normal temperature and pressure

图2 塑料废物填埋与燃烧处理过程［8］

Fig.2 The process of landfill and combustion treatment of plastic waste［8］

图3 塑料回收物理方法

Fig.3 Physical method of plastic recycling

图4 热解处理流程图

Fig.4 Flow chart of pyrolysis treatment

图5 废塑料的催化热解示意图［31］

Fig.5 Schematic diagram of catalytic pyrolysis of waste plastic［31］

图6 废塑料的微波催化热解示意图

Fig.6 Schematic diagram of microwave⁃catalyze and pyrolysis of waste plastics

图7 废塑料的水解与醇解示意图

Fig.7 Schematic diagram of hydrolysis and alcoholysis of waste plastics

图8 废塑料的生物催化示意图

Fig.8 Schematic diagram of biocatalysis of waste plastics

图9 废塑料的电催化示意图

Fig.9 Schematic diagram of electrocatalysis of waste plastic

图10 废塑料的光催化示意图

Fig.10 Schematic diagram of photocatalytic upcycling of waste plastic

方法		反应条件	产物	效率和产率	产物选择性
传统方法	填埋	常温常压	—	—	—
传统方法	焚烧	常温常压	CO₂、大量污染物	—	—
物理回收	机械回收	加热、熔融等	次级产品	—	—
剧烈的化学回收	热解	高温高压	短链烯烃、氢气、单体、油、焦炭等	效率较高、产率较高	较低
	催化热解			效率高、产率高	较高
	微波催化			效率极高、产率极高	高
	水解醇解			效率较高、产率较高	较高
温和的化学回收	生物催化	常温常压	氢气、单体、小分子有机酸等	效率高、产率高	高
	电催化			效率较低、产率较低	高
	光催化			效率较低、产率较低	高

表1 各类塑料回收与转化方法对比

Tab.1 Comparison of various plastic treatment methods

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Research progress in upcycling of waste plastics

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